Nama Peserta Didik : ... Kelas : ... Topik : ... Sub Topik :... Tanggal Pengamatan : ... Pertemuan ke : ... Petunjuk:
Berilah tanda cek (√) pada kolom skor sesuai sikap yang ditampilkan oleh peserta didik, dengan kriteria sebagai berikut:
No Aspek yang dinilai Penilaian
1 2 3 4 Keterangan 1 Identifikasi untuk penyimpan
bahan bau dengan sistem out door dan indoor.
2 Identifikasi perbedaan peralatan untuk penyimpanan bahan baku/produk untuk fase cair,, uap dan gas
3 Identifikasi prinsip neraca massa dalam proses pengolahan pangan dan non pangan
4 Identifikasi prinsip neraca panas dalam proses pengolahan pangan dan non pangan
5 Identifikasi suatu fluida apakah termasuk fluida kompresibel atau non kompresibel
6 Identifikasi aliran laminer dengan fluida newtonian dan non
133
No Aspek yang dinilai Penilaian
1 2 3 4 Keterangan newtonian serta perubahan
fluidanya karena pengaruh energi panas
7. Identifikasi aliran turbulen dengan fluida newtonian dan non newtonian serta perubahan fluidanya karena pengaruh energi panas
Keterangan skor:
1 : tidak terampil, belum dapat melakukan sama sekali
2 : sedikit terampil, belum dapat melakukan tugas dengan baik 3 : cukup terampil, sudah mulai dapat melakukan tugas dengan baik 4 : terampil, sudah dapat melakukan tugas dengan baik
134 Kegiatan Pembelajaran 2. Mengoperasian Peralatan Untuk Pengolahan Bahan Dan Produk.
A. Deskripsi:
Pengoperasian peralatan untuk pengolahan bahan dan produk adalah materi pembelajaran dalam melaksanakan proses pengolahan, transportasi bahan/bahan setengah jadi/produk. Efisiensi dalam proses pengolahan dan transportasi adalah untuk mencari kesesuian teknis peralatan agar bahan/produk tidak mengalami kerusakan atau tujuan proses tidak tercapai.
B. Kegiatan belajar
Pengoperasian peralatan untuk pengolahan bahan baku dan produk. 1. Tujuan Pembelajaran
Siswa yang telah mempelajari topik ini diharapkan mampu: a. Pengadukan dan pencampuran zat cair.
b. Pengadukan dan pencampuran zat padat-cair. c. Alat transportasi zat cair.
d. Alat transportasi padatan.
2. Uraian Materi.
Dalam menjalankan suatu proses pengolahan, jika proses tersebut memerlukan pencampuran dua atau lebih bahan baku yang akan dicampur. untuk perlu diperharikan adalah keefektifan proses pencampuran tersebut, cara dilakukan untuk mencampur adalah proses pengadukan atau mengaduk bahan baku sehingga bergantung dari akhir proses yang hendak dicapai.
135 Dalam pembahasan dibawah ini proses pencampuran dilakuakan untuk proses cair – cair, padat – cair, dan padat – padat.
a. Proses Pencampuran Dan Pengadukan
Secara umum dalam proses pengolahan bahan, Tujuan dari proses pengadukan adalah:
1) Untuk membuat suatu suspensi dari zat padat.
2) Untuk mencampur zat cair yang mampu campur satu dengan yang lain. 3) Untuk proses pendispresian antara 2 fluida yang berbeda massa
jenisnya.
4) Untuk proses pembuatan emulsi atau koloid.
5) Untuk proses perpindahan panas baik antar zat cair sendiri sehingga mencapai suhu tertentu.
6) Untuk menyebarkan panas dari alat perpindahan panas seperti mantel H. E atau yang lain.
Bejana yang digunakan untuk mencampur sangat beragam bergantung dari fluida yang akan dicampur jika fluida tersebut korosif maka dipilih bejana yang tahan teradap korosif.
1) Bentuk Geometri Dari Bejana pengaduk dan pengaduk yang digunakan. Bejana yang biasanya digunaka untuk proses pengadukan dengan letak pengaduk diatas sumbu terpasang vertikal dengan bentuk pengaduk yang berbeda telihat dibawah ini:
136
Model bejna dilengkapi dengan mantel H.E dan pengaduk jenis anchor
1
2
3
4
Keterangan Gambar: 1. Motor driven untuk
menjalankan proses pengadukan.
2. Sumbu pengaduk. 3. Model pengaduk anchor
dengan sistem tunggal 4. Jaket Heat Exchanger
lengkap dengan isolasi pada bejana.
Keterangan: Rangkaian alat
pencampuran (mixing) dengan peruntukan bahan yang kental atau
pencampuran cair dengan tepung untuk meningkatkan viskositas larutan.
Gambar 54. Bejana pengaduk dilengkapi mantel.
Gambar 54, adalah untuk peralatan yang menggunakan fluida dengan viskositasnya besar atau bahannya kental dengan tipe pengaduk menggunakan tipe pengaduk anchor, Motor yang digunakan mempunyai daya putar yang rendah dan tidak menggunakan kecepatan daya putar (rpm) yang tinggi.
Tujuan Yang Lain Menggunakan Pengaduk Jenis Anchor adalah mencampur panas agar merata secara berlahan seperti dalam peralatan evaporasi atau melarutkan bahan yang mudah larut dengan fluida yang ada didalam bejana pengaduk tersebut.
137 Model bejna dilengkapi dengan buffle dan
pengaduk propeller kapal
1
2
3 4
Keterangan Gambar: 1. Motor driven untuk
menjalankan proses pengadukan.
2. Sumbu pengaduk. 3. Model pengaduk jenis
propeller kapal
4. Buffle untuk
memperoleh efektifitas pengadukan.
Model pengadukan dengan rangkaian alat seperti ini diperuntukan untuk pencampuran bahan dengan arah aliran aksial ke bawah, dilengkapi dengan buffle untuk mencegah vortek.
Gambar 55. Bejana pengaduk dilengkapi dengan buffle.
Dari gambar tersebut terlihat perbedaan dalam merancang alat untuk proses pengadukan, Gambar 55. adalah bejana pengaduk yang biasa digunakan untuk bahan dengan viskositas yang rendah. Motor pengaduk yang digunakan mempunyai spesifikasi putaran (RPM) yang tinggi, biasanya diguanakan untuk pencampuran dengan antara dua zat cair, buffle digunakan untuk mencegah Vortek yang akan timbul karena pengaruh pengadukan dengan rpm yang tinggi. Vortek timbul karena resultan antara gaya gravitasi dengan gaya sentripertal.
2) Jenis jenis impeller (pengaduk).
Jenis pengaduk (impeller) dalam proses pencampuran mempunyai kharateristik tersendiri, dengan beberapa spesifikasi untuk masing masing pengaduk, diantara adalah sebagai berikut:
138 Gambar 56. Beberapa jenis pengaduk yang lazim ditemukan
-HQLVSHQJDGXN SURSHOOHU EHQWXN PHQ\HUXSDL EDODLQJEDOLQJ NDSDO
Gambar 57. Beberapa jenis pengaduk dengan perbandingan bentuk geometrinya.
a) Jenis pengaduk propeller adalah pengaduk yang mempunyai arah pengadukan secara axial kebawah, menyerupai daun baling baling kapal yang memberi dorongan kedepan pada kapal, jenis pengaduk ini mempunyai pola heliks dalam bejana pengadukan.
b) Jenis pengaduk dayung baik piched blade dengan daun 4, pitched blade dengan daun 6, disk blade dengan daun 6 serta straight blade dengan daun 6, membentuk pola dalam air dengan arah radial dan tangensial. Karena mempunyai arah tangensial maka dalam alikasi
139 untuk mengaduk larutan berbentuk suspensi, padatan yang tidak ada yang berada disudut bejana pengaduk.
3) Letak posisi batang pengaduk terhadap tangki.
Dalam proses pengadukan hal yang biasa dihindari adalah proses terjadinya vortek, cortek adalah resultan antara gaya gravitasi dengan gaya sentripertal yang dihasilkan dari putaran batang pengaduk. Vortek dihindari karena mengurangi efsiensi proses pengadukan itu sendiri. Dengan adanya vortek maka akan timbul gelembung udara dalam bejana sehingga bahan yang diaduk menjadi tidak bercampu, hal ini terutama dalam proses pencampuran partikel padatan dengan cairan. Untuk ini doperlukan teknik untuk menghindari terbentuknya vortek.
Gambar 58. Tata letak batang pengaduk terhadap bejana pengaduk.
Pola Arah aliran dalam proses pengadukan dibentuk oleh bidang geometri bejana dan bentuk pengaduk yang digunakan dalam proses pengadukan, berikut ini pola aliran yang biasa terjadi dalam proses pengadukan:
140 Gambar 59. Pola arah aliran dalam proses pengadukan. Pada proses pengadukan menetukan pola fluida yang diadduk adalah sangat pening untuk menghasilkan proses pengadukan yang homogen. Untuk ini dikenal beberapa pola aliran yang lazim digunakan dalam proses pengadukan. Untuk gambar 41.a adalah pola gaya yang dihasilkan adalah resultan dari gaya gravitasi dan sentripertal menghasilkan pola dengan bentuk seperti diatas. Penggunaan dalam bidang ndustri adalah untuk proses pengadukan dengan viskositas yang tidak terlalu kental (dibawah 4 cp), jika fluida yang diaduk encer dan putaran pengaduk tinggi, kecendrungan akan terbentuk vortek. Untuk ini addanya batasan terhadap putaran sumbu pengaduk untuk aplikasi pada bahan yang tidak kental untuk pengaduk jenis ini.
Untuk pengaduk pada gambar 41. B proses pengadukan dengan model pengaduk seperti ini dihasilkan pola aliran yang axial dimana sudu mengahsilkan arus kebawah (seperti pada baling banling propeller kapal) kemudian fluida akan mengalir keatas. Resultan terhadap gaya gravitasi dapat dihindari. Untuk pengaduk pada gambar 41.c dan gambar 41.d banyak di aplikasikan untuk proses pengadukan dengan
141 viskositas tinggi atau pengadukan antara padatan dengan padatan dengan diameter partikel yang sama.
Untuk menghindari terjadinya vortek pengaduk dipasangi buffle seperti gambar dibawah ini:
Gambar 60. Proses pengadukan dengan pemasangan buffle. Tujuan pemasangan buffle adalah untuk memotong resultan dari gaya sentripertal dengan gaya gravitasi pada proses pengadukan. Sehingga vortek dapat dihindari. Pemasangan buffle mempunyai batasan tersendiri dengan mengikuti perbandingan dari diameter pengaduk, diameter dari tangki atau bejana pengaduk dan lebar buffle, perbandingan tersebut adalah:
142 Da = diameter pengaduk
Dt = diammeter tabung/bejana pengaduk. W = lebar buffle.
Eksplorasi
Gambarlah secara berkelompok, beberapa jenis pengaduk dengan tangki serta arah aliran dari pengaduk jika menggunakan pengaduk tersebut, serta dari pengaduk tersebut kemungkinan vortek terbentuk atau tidak. Jika diperlukan lakukanlah percobaab perkelompok untuk lebih menjelaskan aah aliran tersebut.
Mengasosiasi
Jelaskan hubungan bentuk pengaduk dengan arah aliran yang terbetuk dan letak pengaduknya.
Mengkomunikasi
Sampaikan kepada kelompok – kelompok yang lain mengenai hasil pengamatan dan identifikasi model pengaduk serta letaknya, samakah pendapat anda dengan pendapat kelompok – kelompok yang lain?
143 4) Penentuan Angka Daya (Power Motor) Yang Dibutuhkan.
Besarnya tenaga yang dibutuhkan untuk operasi pengadukan akan mempenaruhi bearnya gradien kecepatan yang dihasilkan. Bila sistem pengadukan telah ditentukan gradien kecepatannya maka daya (power) dari pengadukan dapat ditentukan, bilangan reynold untuk proses penadukan: …...(1). Keterangan: = Angka Reynold = diameter Pengaduk. = putaran pengaduk (rpm). = viskositas larutan.
= massa jenis larutan.
Power number (NP) adalah angka tak berdimensi yang mempunyai variabel tak berdimensi yang berhubungan dengan daya listrik yang dibutuhkan, densitas cairan, kecepatan cairanr, kecepatan putaran, dan siameter pengaduk. Persamaan yang digunakan dalam menetukan power number adalah:
………...(2). Dimana:
144 = Angka Daya (Merupakan Bilangan Tidak Berdimensi).
= Daya listrik yang dibutuhkan untuk melakukan pengadukan
= massa jenis larutan.
N = Putaran Pengaduk Dalam Rpm. D = Diamter Pengaduk.
Jika daya yang dibutuhkan untuk melakukan proses pengadukan dengan membalikan dari persamaan diatas maka didapatkan:
……….…(3) Konversi faktor dalam memperoleh daya pengadukan yang sesungguhnya perlu diperhatikan karena beberapa referensi banyak menggunakan satuan bristish unit, yang kemudian dikonveriskan ke satuan SI metrik unit.
Bentuk geometri dari tangki pengaduk mempengaruhi daya pengadukan sehingga kebutuhan listrik untuk menggerakan batang pengaduk juga terpengaruh. Sehingga dibutuhkan perbandingan bentuk geometri dari tangki pengaduk untuk menentukan kebutuhan daya agar dalam perencanaan kebutuhan daya listrik dapat diestimasikan.
Cara perhitungan kebutuhan daya dalam proses pengadukan diberikan dibawah ini:
P
145 a) Cara menghitung daya pengaduk (impeller).
Dibawah ini beberapa aplikasi dalam melaksanakan proses pengadukan, diantaranya adalah dalam sebuah bejana mempunyai pengaduk bentuk pitched blade dengan diameter 1,47 m (58 in) dan mempunyai 4 sudu dengan lebar 0,305 m (12 in), sudu mempunyai sudut 450,
berapakah daya motor minimal yang dibutuhkan dalam menjalankan pengaduk tersebut. Pada Pengaduk Pitched Blade digambarkan dengan keserupaan 4 buah sudu (pitched blade) yang ditunjukkan pada gambar, kecuali untuk perbandingan panjang blade dibandingkan dengan panjang diameter (W/D) yang tidak seharusnya persis 1/5 melainkan mendekati angka tersebut.
Gambar 61. Bentuk Pengaduk dengan berbagai perbandingan Gambar 61. Bentuk Pengaduk dengan berbagai perbandingan antara lebar pengaduk dengan diameter pengaduk (catatan: bentuk pengaduk: piched blade dengan sudu 4, bentuk pengaduk: piched blade dengan sudu 6, pengaduk pisau dengan 4 pisau, pengaduk pisau dengan 6 pisau, dan tipe disk dengan sudu 6).
146 untuk standart turbulen power number angka adalah NP = 1,37. Untuk mengjitung power number dengan diameter impeller 58-in- dengan lebar blade adalah 12 in maka nilai power number adalah: NP = 1.37[(12/58)/1/5]1.25 = 1.37(1.034)1.25 = 1.43
b) Angka Daya Pada Proses Pencampuran Dan Proses Pengadukan. Angka daya adalah satuan tidak berdimensi yang nilainya berdasarkan bentuk geometri bejana yang digunakan untuk proses pengadukan meliputi: model pengaduknya, jarak pengaduk dari dasar bejana, lebar buffle, diameter pengaduknya, viskositas larutan, bentuk pengaduk yang digunakan (propeller, disk blade, dan lainnya).
Disamping bentuk bentuk diatas juga untuk memperkirakan operasi pengadukan yang akan dijalankan, apakah daerah turbulensi yang tinggi atau turbulen umum (general turbulent), atau bahkan didaerah laminer.
Reynold number (angka Reynold) adalah satuan tidak berdimensi yang digunakan untuk menetukan apakah suatu fluida bergerak, mengalami proses olakan (turbulensi) atau hanya mengalir (lamiber) saja. Angka reynold didifinisikan sebagai berikut (seperti pada persamaan (1)):
(angka reynold) yang menunjukan kondisi proses pengadukan didaerah turbulen atau laminer. Proses pengadukan ditentukan dengan besarnya angka reynold yaitu kondisi turbulen adalah
147 sebagai NRe>20,000 dan daerah laminer NRe < 10. Angka daya adalah satuan tanpa dimensi yang besarnya ditunjukkan dengan memasukan pada rumus (persamaan – 2)
sebagai berikut:
Sedangkan jika angka daya sudah didapat maka kebutuhan daya dicari dengan menggunakan rumus sebagai berikut (persamaan (3)):
P = Np ρ N3 D5
P disini menunjukan kebutuhan pada proses pengadukan sesuai dengan bentuk geometri bejana proses pengadukan, viskositas larutan serta putaran pengadukan yang dikehendaki.
Namun dalam sistem satuan tertentu seperti sistem bristish mempunyai koreksi apabila diubah menjadi sistem internasional unit. Seperti pada perhitungan diatas apabila diubah kedalam satuan internasional maka angka reynol atau bilangan reynold, adapun Faktor koreksi yang dilakukan adalah sebesar 10,7 yang merupakan faktor konversi:
= = 290
Nilai viskositas power faktor dengan angka reynold adalah NRe = 290 adalah angka reynold ini dengan menggunakan grafik 10 berikut ini akan didapat nilai faktor daya viskositas sebesar 1,2 maka didapatkan nilai sebesar: NP = 1.2(1.43) = 1.72.
148 Gambar 62. Angka reynold korelasi dengan faktor daya
viskostas.
c) Perhitungan daya batang pengaduk yang dibutuhkan untuk memutar impeller.
Horse power atau daya kuda yang dibutuhkan yang sebelumnya disebut sebagai angka daya (power number) didifiniskan kembali ke bentuk semula yaitu:
P = NPρN3D5
Daya yang dibutuhlkan untuk kerja dalam daya kuda (horse Power), dari nilai angka daya (power number) dikembalikan kedalam angka daya dalam satuan power konsumsi atau konsumsi tenaga yang dibutuhkan untuk memutar sumbu pengaduk adalah:
P = 1.72 = 50.5 hp (37.7 kW).
d) Memilih Kebutuhan Daya Dari Motor
Beberapa tipe dari pengaduk (impeller) menggunakan motor listrik untuk menggerakan pengaduknya termasuk rancangan gear boxnya,
149 perancangan gear box untuk kebutuhan ini biasanya sudah sering dipakai untuk beberapa pengaduk.
Gear box membutuhkan energi reduksi yang hilang karena energi mekanik sebesar (3 – 8 )% . perubahan momen puntir dan kondisi fluktuasi dari cairan yang diaduk yaitu densti dan viskositas maka kebutuhan motor mencapai 85% dari perhitungan:
Kebutuhan daya adalah 50.5 hp dan beban motor adalah hanya 85 % maka daya motor minimum adalah:
P motor = 50.5/0.85 = 59.4.
Ukuran motor yang adal dipasaran adalah 60 Hp dalam SI metrik unit adalah 45 kW. Dari persoalan diatas pengaduk (impeller ) dengan 4 pitched blade kebutuhan dayanya adalah 60-hp dengan diameter 58 in, pengaduk berputar dengan kecepatan 84 rad/min.
e) Cakupan perhitungan
Daya pengadukan yang dibutuhkan untuk menghitung variabel diameter tangki pengaduknya sendiri. Pada grafik 10 diatas, kondisi tangki diikuti dengan adanya buffle untuk mencegah vortek terbentuk. Buffle dibuat setinggi tangki diameter dengan lebar yang bervariatif disesuaikan dengan diameter dari pengaduknya sendiri. Namun jika bahan yang diaduk viskositas cairannya melebihi dari nilai 5.000 cp (5 Pa.s) bentuk dari tangki pengaduk tidak mengunakan buffle.
Jika pengaduk yang terpasang lebih dari 1 pengaduk (2 atau 3 yang disusun secara vertikal) dibutuhkan faktor koreksi untuk menghitung kebutuhan daya dari pengaduk tersebut. Dalam mencari sepsifikasi motor yang digunakan untuk proses pengadukan ini
150 diperlukan informasi mengenai kecepatan motor yan akan digunakan karena juga berpengaruh terhadap kecepatan pengadukan.
Eksplorasi
Lakukanlah pengumpulan informasi tentang daya yang dibutuhkan, jika perlu lakukanlah percobaab berkelompok untuk menghitung kebutuhan daya yang dibutuhkan yang dihubungkan dengan bentuk geometri tangki, viskositas, dan massa jenis fluida, serta letak pengaduk.
Mengasosiasi
Jelaskan hubungan bentuk pengaduk, bentuk geometri tangki, sifat fisik fluida yang diaduk terhadap daya yang dibutuhkan!
Mengkomunikasi
Sampaikan kepada kelompok – kelompok yang lain mengenai hasil pengamatan dan identifikasi tersebut, samakah pendapat anda dengan pendapat kelompok kelompok yang lain?
151 b. Proses Pencampuran Dengan Dua Zat Cair.
Proses pencampuran dua zat cair yang berbeda sifat fisika dan kimia mempunyai kharateristik tertentu dalam mencampurnya.
Sebuah proses pencampuran antara 2 larutan yang berbeda viskositasnya akan dilakukan proses pencampuran antar keuda larutan tersebut, adapun sifat fisik dan kimia dari kedua larutan tersebut adalah:
1) Larutan yang pertama adalah larutan dengan spesifik gravity sebesar 1.4 (1400 kg/m3) dan viskositas sebesar 15-cp (0.015 Pa detik ),
2) Larutan kedua adalah larutan polimer dengan spesifik gravity sebesar 1.0 (1000 kg/m3) dan viskositas larutan polimer tersebut adalah 18,000-cp (18 Pa detik ).
Dari kedua campuran tersebut dihasilkan produk dengan spesifik graviti sebesar 1.1 (1100 kg/m3) dan viskositas larutan produk yang dihasilkan adalah 15,000-cP (15 Pa detik). hasil akhir diperoleh produk dengan nilai sebesar 8840 gal (33.5 m3), dan proses pencampuran meggunakan tempat dengan diameter 9.5-ft- (2.9-m) dengan perancangan tangki adalah flat battom.
1) Dasar - Dasar Dalam Proses Pencampuran.
Perancangan dari peralatan pengadukan sangat memerlukan pengalaman dan pengetahuan tentang bahan yang akan dicampur dan merancakan berapa putaran pengaduk yang dibutuhkan untuk menghasilkan produk yang dikehendaki. Perhitungan Dasar Pada Bab Sebelumnya dibahas (penentuan bentuk bejana pencampuran, diameter pengaduk, letak batang pengaduk dan lain lainya) memberikan dasar dan sebagai starting point perancangan pada tangki pengadukan. Tipe
152 pergerakan dari fluida yang dilakukan proses pencampuran, sirkulasi fluida yang dari bawah ke atas atau sebaliknya. tidak kelihatan. Dengan pengaduk berbentuk pitched blade, arah aliran fluida dengan bentuk axial (larutan mendorong kebawah membentur dinding dasar lalu ke atas), buffle bertindak sebagai pengahalang terbentuknya vortek (untuk viskositas lebh kecil dari 5.000 cp/ 5 Pa.S).
Gambar 63. Axial flow pada pengaduk jenis pitched blade. Kecepatan aliran fluida dalam tangki berpengaduk sulit untuk diukur seberapa kecepatanya, untuk memudahkan dalam proses pengaduk fluida dalam tangki berpengaduk diistilahkan sebagai “kecepatan butiran” yang didifinisikan sebagai kecepatan aliran massa dibagi dengan luas area melintang dari tangki.
Untuk istilah “kubus batch” adalah perbadingan yang sama (equivalen) dari tinggi fluida dengan diameter tangki. Kegunaan dalam aplikasi proses pencampuran dan pengadukan ditunjukkan pada tabel berikut ini.
153 Tabel 9. Kecepatan Butiran dengan penjelasan penggunaan
prosesnya NO. KECEPATAN BUTIRAN (ft/detik) (meter/detik) PENJELASAN 1. 0,1 (0,03)
Kecepatan butiran antara 0,1 & 0,2 ft/detik (0,03 & 0,06 m/detik) adalah kharakteristik minimum yang dikehendaki untuk menggerakan butiran.
2. 0,2 (0,06)
x Pencampuran fluida dengan spesifik graviry yang berbeda 0,1 .
x Pencampuran fluida dengan viskositas yang berbeda satu dengan yang lain antara 100 grade kekentalan (per centi poise). x Fluida bergerak mengelilingi tangki
dengan campuran yang merata sesuai dengan arah aliran.
3. 0,3 (0,09)
x Kecepatan butiran antara 0,3 – 0,6 ft/detik ((0,09 – 0,18)m/detik) kharakteristik butiran untuk proses kimia.
4. 0,6 (0,18)
x Sangat baik untuk mencampur fluida dengan spesifik graviti berbeda antara 0,6. x Pencampuran untuk fluida dengan perbedaan viskositasnya sebesar 10.000 grade.
x Untuk mencampur sllury dengan suspended solid sampai 2 % .
5. 0,7 (0,21)
Kecepatan butiran dengan kecepatan antara 0,7 - 1 (ft/detik) atau 0,21 – 0,3 (m/detik) untuk proses pencampuran reaktor kimia dengan kecepatan butiran sebagai titik kritis proses produksinya.
6. 1,0 ft/detik (0,3 m/detik)
Untuk proses pencampuran dengan spesfik gravity dengan perbedaan 1,0
Untuk proses pencampuran dengan perbedaan 100.000 grade viskositasnya.
154 2) Perhitungan Waktu dalam Proses Pencampuran
Penentuan fluida yang diproses dalam proses pencampuran adalah dengan menghitung kecepatan fluida (misal 0,4 ft.detik). dikalikan dengan luas melintang dari cairan, seperti diungkapkan sebelumnya square batch adalah perbandingan equivalen dari tinggi fluida dalam tangki dibandingkan dengan diameter tangki. Sehingga menjadi bentuk persamaan sebagai berikut:
Untuk persoalan diatas volume tangki pencampuran sebesar 8840 galon maka diperoleh harga T sebesar:
= 14,849 in2
Dari kondisi diatas diketahui nilai kecepatan butiran dari pengadukan adalah pada tangki 0,4 ft/detik adalah:
Laju volumetrik adalah: (0.4 ft/detik)(103 ft2) = 41.2 ft3/s Laju volumetrik adalah: 2472 ft3/min (1.17 m3/detik).
Kemampuan pengaduk untuk memindahkan volume fluida disebut sebagai Kapasitas Pumping. Angka kapasitas pumping adalah bilangan tanpa dimensi yang menunjukkan kemampuan pengaduk tersebut.
155 Hubungan antara variabel angka kapasitas pumping pumping dengan angka reynold diperlihatkan pada grafik 11 berikut ini.
Gambar 64. Grafik Bilangan pompa sebagai fungsi dari angka reynold untuk pengaduk jenis pitch blade (np=1,37) sumber: From
Chemical Engineering jurnal 1976.
Angka kapasitas pompa dengan angka reynold dengan melhat diameter pengaduk dan kecepatan putaran batang pengaduk dapat dijadikan pendekatan untuk menggambarkan proses pengadukan yang terjadi. Sebagai contoh dalam perhitungan angka kapasitas pumping dan seleksi dari jenis pengaduk diperlihatkan perhitungan berikut ini:
156 a) Memilih Diameter Pengaduk Yang Berbeda.
Pengaduk lebih kecil dari diameter tangi, diambil dengan rasio perbandingan 0,2 sampai 0,6. Diambil diameter pengaduk terhadap tangki bejana adalah (D/T) 0,4 . dari data diameter tangki bejana adalah 137,5 in maka diameter dari pengaduk adalah: 0,4 (137,5 in ) = 55 in atau 1,4 m. lebar sudu pengaduk adalah W/D = 1/5 maka lebar sudu pengaduk adalah 11 in.
b) Penentuan Angka (Bilangan) Reynold .
Bilangan reynold merupakan fungsi dari: (D2Nρ/μ). Jika putaran pengaduk dianggap 100 rad/min maka spesifi graviti dari akhir produk diasumsikan 1,1 dan viskositas adalah 15,000 cp.
Angka reynold didapat sebesar: nre = 0.7(55)2(100)(1.1)/15,000 = 237.
c) Penentuan Angka (Bilangan ) Pumping .
Dari grafik 11 didapat dengan mengeplotkan angka Reynolds 237 dan perbandingan D/T adalah 0.4 . Maka angka pumping adalah sebesar
NQ = 0.44.
Dengan melihat dari kecepatan pengaduk maka angka (bilangan) reynold dan bilangan pumping dapat diperkirakan dengan perhitungan secara iterasi yaitu sebagai berikut (sebagai catatan bilangan reynold pada kondisi turbulen untuk pengadukan adalah sebesar NRe > 20.000.
157 Tabel 10. Kecepatan pengadukan dengan estimasi angka
reynold dan angka pumping. Kecepatan
Pengadukan (rad/men)
Iterasi Angka Reynold Angka Pumping
76,6 2 139 0,38
64,2 3 160 0,40
65,8 4 152 0,39
65 5 156 0,395
d) Penentuan Waktu Blending.
Dalam waktu blending atau pencampuran merupakan titik kunci dalam proses penggunaan pengaduk dan bejananya. Sebagai contoh proses pencampuran asam kuat dengan kapasitas 150 gal ((0.57 m3) ditambahkan dengan 10.000 galon (37,85 m3) larutan soda kostik. larutan soda kostik mempunyai spesifik graviti sebesar 1,2 (1200 kg/m3) dengan viskositas (kekentalan) sebesar 500 cp (0,5 Pa.detik). Tangki yang digunakan mempunyai diameter sebesar 12 ft atau 3,66 m. tentukan waktu pencampuran jika motor yang digunakan sebesar 1 hp (0,75 Kw). Pengaduk berputar dengan
